एफएमसीडब्ल्यू के लिए सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर

सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेटरएफएमसीडब्ल्यू के लिए

जैसा कि हम सभी जानते हैं, FMCW-आधारित लिडार सिस्टम में सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक उच्च रैखिकता मॉड्यूलेटर है। इसका कार्य सिद्धांत निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है:डीपी-आईक्यू मॉड्यूलेटरआधारितसिंगल साइडबैंड मॉड्यूलेशन (एसएसबी)ऊपरी और निचलाएमजेडएमशून्य बिंदु पर कार्य करते हुए, wc+wm और WC-WM के साइड बैंड पर, wm मॉड्यूलेशन आवृत्ति है, लेकिन साथ ही निचला चैनल 90 डिग्री का कला अंतर उत्पन्न करता है, और अंततः WC-WM का प्रकाश रद्द हो जाता है, केवल wc+wm का आवृत्ति शिफ्ट पद ही शेष रहता है। चित्र b में, LR नीला स्थानीय FM चिरप सिग्नल है, RX नारंगी परावर्तित सिग्नल है, और डॉप्लर प्रभाव के कारण, अंतिम बीट सिग्नल f1 और f2 उत्पन्न करता है।

दूरी और गति इस प्रकार हैं:

निम्नलिखित लेख शंघाई जियाओतोंग विश्वविद्यालय द्वारा 2021 में प्रकाशित किया गया था, जिसमें बताया गया है किएसएसबीFMCW को लागू करने वाले जनरेटरसिलिकॉन लाइट मॉड्यूलेटर.

एमजेडएम का प्रदर्शन निम्न प्रकार से दर्शाया गया है: ऊपरी और निचले आर्म मॉड्यूलेटरों के प्रदर्शन में अपेक्षाकृत बड़ा अंतर है। कैरियर साइडबैंड रिजेक्शन अनुपात आवृत्ति मॉड्यूलेशन दर के साथ बदलता रहता है, और आवृत्ति बढ़ने पर इसका प्रभाव और भी खराब हो जाता है।

नीचे दिए गए चित्र में, लिडार प्रणाली के परीक्षण परिणाम दर्शाते हैं कि a/b समान गति और विभिन्न दूरियों पर बीट सिग्नल है, और c/d समान दूरी और विभिन्न गतियों पर बीट सिग्नल है। परीक्षण परिणाम 15 मिमी और 0.775 मीटर/सेकंड तक पहुँचे।

यहां, केवल सिलिकॉन का अनुप्रयोग हैऑप्टिकल मॉड्यूलेटरएफएमसीडब्ल्यू के लिए चर्चा की गई है। वास्तविकता में, सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर का प्रभाव उतना अच्छा नहीं होता जितना कि अन्य मॉड्यूलेटर का।LiNO3 मॉड्यूलेटरइसका मुख्य कारण यह है कि सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर में, चरण परिवर्तन/अवशोषण गुणांक/जंक्शन धारिता वोल्टेज परिवर्तन के साथ गैर-रैखिक होती है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है:

वह है,

आउटपुट पावर का संबंधन्यूनाधिकप्रणाली इस प्रकार है
इसका परिणाम उच्च क्रम का डिट्यूनिंग है:

इनसे बीट आवृत्ति सिग्नल का विस्तार होगा और सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में कमी आएगी। तो सिलिकॉन लाइट मॉड्यूलेटर की रैखिकता को बेहतर बनाने का तरीका क्या है? यहाँ हम केवल डिवाइस की विशेषताओं पर चर्चा करेंगे और अन्य सहायक संरचनाओं का उपयोग करके क्षतिपूर्ति योजना पर चर्चा नहीं करेंगे।
वोल्टेज के साथ मॉड्यूलेशन फेज की गैर-रैखिकता का एक कारण यह है कि वेवगाइड में प्रकाश क्षेत्र में भारी और हल्के मापदंडों का वितरण अलग-अलग होता है और वोल्टेज में परिवर्तन के साथ फेज परिवर्तन की दर भी भिन्न होती है। जैसा कि निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है। भारी व्यतिकरण वाले क्षीणन क्षेत्र में हल्के व्यतिकरण वाले क्षीणन क्षेत्र की तुलना में कम परिवर्तन होता है।

नीचे दिए गए चित्र में क्लटर की सांद्रता (यानी मॉड्यूलेशन आवृत्ति) के साथ तृतीय-क्रम अंतरमॉड्यूलेशन विरूपण (TID) और द्वितीय-क्रम हार्मोनिक विरूपण (SHD) के परिवर्तन वक्र दर्शाए गए हैं। यह देखा जा सकता है कि भारी क्लटर के लिए डिट्यूनिंग को दबाने की क्षमता हल्के क्लटर की तुलना में अधिक है। इसलिए, रीमिक्सिंग रैखिकता को बेहतर बनाने में सहायक है।

उपरोक्त कथन MZM के RC मॉडल में C पर विचार करने के समतुल्य है, और R के प्रभाव को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए। नीचे श्रृंखला प्रतिरोध के साथ CDR3 का परिवर्तन वक्र दिखाया गया है। इससे स्पष्ट है कि श्रृंखला प्रतिरोध जितना कम होगा, CDR3 उतना ही अधिक होगा।

अंत में, सिलिकॉन मॉड्यूलेटर का प्रभाव LiNbO3 की तुलना में आवश्यक रूप से खराब नहीं होता है। जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, CDR3सिलिकॉन मॉड्यूलेटरमॉड्यूलेटर की संरचना और लंबाई के उचित डिजाइन के माध्यम से पूर्ण बायस की स्थिति में LiNbO3 की तुलना में उच्चतर होगा। परीक्षण की स्थितियाँ स्थिर रहती हैं।

संक्षेप में, सिलिकॉन लाइट मॉड्यूलेटर की संरचनात्मक डिजाइन की खामियों को केवल कम किया जा सकता है, पूरी तरह से ठीक नहीं किया जा सकता है, और क्या वास्तव में इसे एफएमसीडब्ल्यू प्रणाली में उपयोग किया जा सकता है, इसके लिए प्रायोगिक सत्यापन की आवश्यकता है। यदि वास्तव में इसका उपयोग किया जा सकता है, तो इसे ट्रांसीवर में एकीकृत किया जा सकता है, जिससे बड़े पैमाने पर लागत में कमी लाने के लाभ मिलते हैं।